JP2012173048A - 組電池装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】組電池装置200は、SOC(充電状態)に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池10と、二次電池10への充電の際に、二次電池10について検出された電圧及び電流を用いて、二次電池10のSOCを算出する演算装置42と、を少なくとも備える。演算装置42は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が予め定めた閾値を所定の時間、上回った場合に、二次電池10のSOCを、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられたSOCの規定値に決定する。
【選択図】図3
Description
演算装置は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、または電圧の電気量変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することを特徴とする。
演算装置は、低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられ電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することを特徴とする。
本発明に係る組電池装置を適用した第1実施形態について説明する。組電池装置200は、SOC(state of charge、充電状態、または充電状態を表す充電率)に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個のリチウムイオン二次電池10(以下、単に「二次電池10」ともいう)と、これらの二次電池10への充電の際に、二次電池10について検出された電圧及び電流を用いて、当該二次電池10に蓄えられた充電状態を算出する演算装置42と、を少なくとも備えて構成される。
リチウムイオン二次電池10に含まれる正極の活物質としては、オリビン構造を有するオリビン型リチウム化合物、例えば、リン酸化合物の一つであるリチウム金属リン酸塩を用いることが望ましい。リチウム金属リン酸塩は、例えば、LiMPO4で表される化合物とする。当該Mには、Mn,Fe,Co,Niから選択された少なくとも1種以上の金属元素であることが望ましい。
負極の構成は特に限定されないが、適正な負極活物質を有することができる。負極活物質の種類によっては結着材や集電体などを用いる場合もある。結着材は正極にて説明したものと同様のものが採用できる。集電体は銅等の金属から形成される金属箔などを採用することができる。
電解質は正極及び負極の間のイオン等の荷電担体の輸送を行う媒体であり、特に限定しないが、リチウムイオン二次電池10が使用される雰囲気下で物理的、化学的、電気的に安定なものが望ましい。
その他必要な部材としては、セパレータ、ケース、電極端子等が二次電池の構成や使用形態に応じて選択される。
第2実施形態では、第1実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第2実施形態に記載する特徴的な充電制御を図5及び図6を参照して説明する。図5は、第2実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。図6は、図5のフローチャートにおける「SOC均等化制御」ステップの処理手順を示すサブルーチンである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第1実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
第3実施形態では、第1実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第3実施形態に記載する特徴的な充電制御を図7及び図8を参照して説明する。図7は、第3実施形態に係る組電池100の二次電池1個あたりの充電特性を示す図である。図8は、第3実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第1実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
(F3) dV/dt=(2.84×10−6)×SOC(%)−1.93×10−4
具体的には、演算装置42は、図7に示すように、上記の低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率dV/dtが所定の時間、予め定めた閾値Vthを上回った場合に、閾値Vthに対して予め対応付けられた所定の関係式、すなわち、F1式、F3式を用いて算出したSOCに、二次電池10のSOCを決定する。すなわち、演算装置42は、電圧の時間変化率dV/dtが閾値Vthを超えてから所定の時間経過後のSOCを、当該所定の関係式から算出したSOCの値に決定することにより、二次電池10のSOCを検出する。
第4実施形態では、第1実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第4実施形態に記載する特徴的な充電制御を図9及び図10を参照して説明する。図9は、第4実施形態に係る組電池100の二次電池1個あたりの充電特性を示す図である。図10は、第4実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第1実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
第5実施形態では、第1実施形態で説明した充電制御の他の形態として、第5実施形態に記載する特徴的な充電制御を図11を参照して説明する。図11は、第5実施形態に係る充電運転の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態で特に説明しない構成、制御等は、第1実施形態と同様であるとし、その作用効果も同様である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
42・・・演算装置
100…組電池
200…組電池装置
Claims (8)
- 充電状態に対する電圧変化幅が所定の値以下である低変化領域を有する充電特性を備える複数個の二次電池と、
前記二次電池への充電の際に、前記二次電池について検出された電圧、電流を用いて、前記二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、または電圧の電気量変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、前記二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられた充電状態の規定値に決定することを特徴とする組電池装置。 - 充電状態に対する電圧変化が所定の値以下である低変化領域を含む充電特性を有する複数個の二次電池と、
前記二次電池への充電の際に、前記二次電池について検出された電圧、電流を用いて、前記二次電池に蓄えられた充電状態を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記低変化領域において充電を実施する際に、電圧の時間変化率が所定の時間、予め定めた閾値を上回った場合に、前記二次電池の充電状態を、当該予め定めた閾値に対して予め対応付けられ前記電圧の時間変化率と充電状態との間に満たされる関係式から算出した充電状態の値に決定することを特徴とする組電池装置。 - 前記演算装置は、充電中に、前記二次電池それぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を検出し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について充電電流を低減することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組電池装置。
- 前記演算装置は、さらに充電終了後に、前記二次電池それぞれについて求めた充電状態から当該二次電池間の充電状態の差である充電状態のずれ量を判定し、当該充電状態のずれ量を抑制するために選定した二次電池について放電を実施することを特徴とする請求項3に記載の組電池装置。
- 前記二次電池の正極は、オリビン構造を有するリチウム金属リン酸塩を含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の組電池装置。
- 前記リチウム金属リン酸塩は、LiMPO4で表される化合物であり、MはMn、Fe、Co、Niから選択された少なくとも1種以上の金属元素であることを特徴とする請求項5に記載の組電池装置。
- 前記MはMn、Feの金属元素であることを特徴とする請求項6に記載の組電池装置。
- 前記二次電池の負極は、リチウム金属、炭素系材料、チタン酸化物、合金系材料のいずれかを含むことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の組電池装置。
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